ONTOGENETICHESKII_UROVEN

Задание 19. Цитоплазматическое наследование

Различают ядерное (определяется генами в ДНК хромосом) и

цитоплазматическое (определяется генами в ДНК митохондрий) наследование.

Наследование признаков, гены которых локализованы в ДНК митохондрий,

происходит по материнской линии. Митохондрии сперматозоидов не участвуют в оплодотворении, так как находятся в промежуточном отделе хвоста сперматозоида, который после проникновения в яйцеклетку разрушается.

У человека описано две формы атрофии зрительного нерва: детская

(слепота развивается в первые 9 лет, наследуется по А-Р типу) и Лебера

(слепота развивается в 20 – 30 лет, причина – мутация гена фермента НАДФ-

гидрогеназы митохондрий), наследуется только по материнской линии.

В двух семьях отцы здоровы, у матерей – атрофия зрительного нерва: в

одной семье мать, слепая с детства, в другой – с 25 лет. В каждой семье по двое зрячих детей – мальчик (14 лет) и девочка (16 лет).

Какая форма атрофии зрительного нерва (детская или Лебера) у матерей?

В какой семье у детей может развиться атрофия зрительного нерва?

Задание 20. Влияние гетерохроматизации одной из Х-хромосом на

наследование рецессивных признаков

Рецессивные признаки (болезни), сцепленные с Х-хромосомой, как правило, клинически не проявляются у гетерозиготных женщин (они являются только носительницами мутантного гена). Однако встречаются и исключения.

Это объясняется тем, что в соматических клетках женщин одна из Х-хромосом гетерохроматизирована (тельце Барра или Х-хроматин), а поэтому большинство ее генов не активны.

Выбор Х-хромосомы (отцовской или материнской), которая остается активной, происходит на 15-20 день эмбриогенеза случайно и сохраняется при последующих делениях клеток. Таким образом, женщина – природный мозаик,

так как в части ее клеток активны гены Х-хромосомы отца, в части – матери

(примерно 1:1). Не исключена вероятность, что в некоторых случаях в бóльшем

30

количестве клеток окажется активной Х-хромосома с геном гемофилии, а

поэтому гемофилия может проявиться в ее фенотипе (гетерозиготная женщина будет больна).

а) У больного гемофилией А отца и здоровой матери (происходит из благополучной по этому признаку семьи) родилась девочка, больная гемофилией. Хромосомные наборы всех членов семьи нормальные. Напишите генотипы всех членов семьи. Объясните возможный механизм возникновения гемофилии у дочери.

б) У фенотипически здоровых родителей (дедушка матери болел гемофилией В) родилась дочь с гемофилией В. Хромосомный набор у родителей нормальный, у дочери – 45,Х0. Напишите генотипы (по гену гемофилии) всех членов семьи. Объясните происхождение гемофилии у дочери.

НЕАЛЛЕЛЬНЫЕ ГЕНЫ, ВИДЫ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

НЕЗАВИСИМОЕ И СЦЕПЛЕННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ

Цель занятия – з н а т ь закономерности независимого и сцепленного наследования признаков при ди- и полигибридном анализе, виды взаимодействия неаллельных генов.

В н е а у д и т о р н а я р а б о т а

Задание 1. Локализация генов в хромосомах и типы их наследования

Неаллельные гены и определяемые ими признаки могут наследоваться независимо друг от друга (согласно 3-му закону Г. Менделя), если гены расположены в негомологичных хромосомах, и сцепленно (согласно закону сцепленного наследования Т. Моргана), если гены расположены в одной и той же паре гомологичных хромосом.

31

Определите, какие из нижеперечисленных пар признаков наследуются

независимо, какие – сцепленно:

Группа крови АВО (9 аутосома) и группа крови MN (4 аутосома)

Группа крови АВО (9 аутосома) и секреторный статус (19 аутосома)

Группа крови резус (1 аутосома) и эллиптоцитоз-1 (1 аутосома)

Секреторный статус (19 аутосома) и Н-антиген эритроцитарный

(19 аутосома)

Гемофилия А (Х-хромосома) и гемофилия В (Х-хромосома)

Группа крови MN (4 аутосома) и группа крови резус (1 аутосома).

Задание 2. Типы гамет при локализации генов в негомологичных

хромосомах

Напишите возможные типы гамет у особей с генотипами: АаВВ,

АаВВСС, АаХВXb. Обратите внимание, что число типов гамет зависит от количества в генотипе генов, находящихся в гетерозиготном состоянии – чем их больше, тем больше разнообразие типов гамет.

Задание 3. Прогнозирование при доминировании в каждой паре

аллелей и полной пенетрантности генов

Решите задачи:

а) У здоровых родителей, хорошо владеющих правой рукой, ребенок левша (А-Р) и альбинос (А-Р). Определите генотипы родителей и их ребенка.

Чему равна вероятность рождения в этой семье ребенка с нормальной пигментацией и хорошо владеющего правой рукой? Гены указанных признаков наследуются независимо.

б) У голубоглазой (А-Р) и близорукой (А-Р) женщины от брака с кареглазым мужчиной с нормальным зрением родился голубоглазый и близорукий ребенок. Установите генотипы родителей и ребенка, если анализируемые признаки наследуются независимо

32

в) Фенилкетонурия (ФКУ) и одна из редких форм агаммаглобулинемии швейцарского типа (отсутствие в крови белков гамма-глобулинов) наследуются независимо по А-Р типу. Снизить фенотипический эффект гена ФКУ позволяет специальная диета. Больные же агаммаглобулинемией дети погибают в первые годы жизни от различных инфекций, так как у них нарушен иммунитет.

Определите вероятность рождения здоровых детей в семье, где оба родителя (троюродные брат и сестра) гетерозиготны по обеим парам патологических генов.

Задание 4. Наследование признаков при кодоминировании аллелей в

одной из двух пар генов, наследующихся независимо

Определите, какие комбинации групп крови системы АВО и Rh возможны у детей от брака резус-положительных (гетерозиготных) родителей с IV (АВ)

группой крови. Сколько разных фенотипических классов потомков возможно по этим признакам в данной семье?

Задание 5. Наследование при локализации одной из двух пар генов в

половой хромосоме

Решите задачи:

а) В семье, где жена имеет I группу крови, а муж – IV, родился сын с III

группой крови и гемофилией В (Х-Р). У обоих родителей нормальная свертываемость крови. Напишите генотипы родителей и сына. Возможно ли рождение в этой семье здоровых детей?

б) Микродонтия (мелкие зубы) наследуется по А-Д типу. Гипоплазия зубной эмали – по Х-Д типу. В семье, где у матери микродонтия, а у отца – гипоплазия зубной эмали, родился сын без аномалий. Определите вероятность рождения в этой семье детей с одной или двумя аномалиями. Независимо или сцеплено наследуются данные признаки?

33

Задание 6. Полное или неполное сцепление генов

Вероятность совместной передачи двух сцепленных генов зависит от расстояния между ними и от того, насколько часто они разделяются кроссинговером. Если кроссинговер редкое, но возможное явление, то гены называют тесно сцепленными (например, в Rh-комплексе гены CDE в 1-ой хромосоме), если частое – то синтенными. Синтенные гены расположены далеко друг от друга в хромосоме и за счет многочисленных кроссинговеров по длине хромосомы могут наследоваться практически независимо.

Генетическое расстояние между сцепленными генами выражается в морганидах (или сантиморганидах). Одна сантиморганида (сМ) соответствует 1% рекомбинации (= 1% кроссинговера).

Ознакомьтесь по таблице 1 с фазами сцепления генов и типами гамет, образующимися при полном и неполном сцеплении генов.

Ответьте на вопросы:

Какие гаметы называют кроссоверными и некроссоверными?

От чего зависит частота кроссинговера между сцепленными генами?

Какой показатель принимается за единицу расстояния между сцепленными генами?

								Таблица 1
Характер	Полное		Полное		Неполное		Неполное
сцепления
Фаза	Цис-фаза		Транс-фаза		Цис-фаза		Транс-фаза
сцепления
Схема
локализации		AB		Ab		AB		Ab
генов в
		ab		aB		ab		aB
хромосомах
гетерозигот
Типы гамет,	AB	ab	Ab	aB	AB	ab	Ab	aB
образующие-
ся у дигете-	50%	50%	50%	50%	некроссоверные,		некроссоверные,
розигот, и их					их больше		их больше
соотношение
					Ab	aB	AB	ab
					кроссоверные,		кроссоверные,
					их меньше		их меньше
				34

Задание 7. Одиночный и двойной кроссинговер

а) Ознакомьтесь по схеме 1 с возможной перекомбинацией генов за счет одиночного (разрыв происходит только в одном месте хромосомы) и двойного

(разрыв происходит одновременно в двух местах хромосомы) кроссинговера на примере генного комплекса Rh.

Генный комплекс Rh локализован в аутосоме I и включает три тесно сцепленных гена CDE (их аллели – cde), кроссинговер между которым событие редкое, но возможное.

Схема 1

Одиночный и двойной кроссинговер

Одиночный кроссинговер:

между генами С и D CDE Cde cde cDE

между генами D и E

CDE	CDe
cde	cdE

Двойной кроссинговер:

CDE CdE cde cDe

б) Напишите варианты гамет, образующиеся у организма с генотипом АаВЬСс (гены сцеплены в цис-фазе), если:

кроссинговер не происходит;

имеет место одиночный (1) и двойной (2) кроссинговер.

Задание 8. Проверка усвоения материала

Проверьте усвоение материала темы по тестовым заданиям (стр. 69)

35

А у д и т о р н а я р а б о т а

Н е з а в и с и м о е н а с л е д о в а н и е

Задание 9. Прогнозирование риска для потомства при неполной

пенетрантности гена в одной из пар аллелей

Решите задачи:

а) В семье, где муж оперирован в детстве по поводу ретинобластомы

(злокачественная опухоль сетчатки глаза у детей, ген – в 13 хромосоме, А-Д, П

– 80%), а у жены одна из форм синдактилии (1 тип – частичное сращение между

III и IV пальцами кистей и II и III пальцами стоп, А-Д, П – 100%), есть здоровый ребенок. Определите вероятность рождения в этой семье детей: с

обеими аномалиями; только с ретинобластомой или синдактилией; здоровых.

б) Отосклероз (основной симптом глухота) наследуется по А-Д типу с пенетрантностью 40%. Доминантный ген полидактилии обладает полной пенетрантностью и локализован в другой паре аутосом. Определите вероятность рождения детей с двумя аномалиями в семье, где один из родителей здоров, у другого – отосклероз и полидактилия (как и у одного из его родителей).

Задание 10. Влияние разных комбинаций неаллельных генов на

жизнеспособность потомства

Не для всех людей с резус-отрицательной кровью риск иммунизации резус-положительными эритроцитами одинаков. Так, в случае несовместимости матери и плода одновременно по системе АВО и резус-фактору резус-конфликт не развивается, так как попавшие в организм матери эритроциты плода будут разрушаться ее антителами (против А и В антигенов) и не смогут вызвать образование анти-Rh-антител.

Резус-отрицательная женщина со II (А) группой крови (мать ее имеет I

группу крови) выходит замуж за мужчину, имеющего IV (АВ) группу крови и

36

Rh+, но гетерозиготного по этому гену. Определите риск развития Rh-

конфликта у новорожденных в этой семье.

Задание 11. Взаимодействие неаллельных генов – комплементарность

При комплементарности определенный конечный признак формируется только при наличии в генотипе двух комплементарных (взаимно дополняющих друг друга) генов. Так, у человека нормальный слух определяется двумя комплементарными доминантными генами, расположенными в разных парах хромосом. Если в генотипе присутствует только один из комплементарных генов или только их рецессивные аллели, то развивается врожденная глухонемота.

В двух семьях, где родители страдали глухонемотой, все дети имели нормальный слух. Напишите генотипы родителей и детей. Каких детей в отношении слуха можно ожидать от брака нормально слышащих потомков из семей глухонемых родителей?

Задание 12. Взаимодействие неаллельных генов – эпистаз

При эпистазе ген-супрессор (доминантный или рецессивный) из одной пары подавляет фенотипический эффект другой пары генов. Явление эпистаза у человека иллюстрируется на примере «бомбейского» фенотипа. Образование эритроцитарных антигенов А и В контролируется двумя парами неаллельных генов: А, В, О (9 аутосома) и Н, h (19 аутосома). Продуктом гена Н является антиген Н – предшественник эритроцитарных антигенов. Продукты генов А и В трансформируют вещество Н в соответствующий антиген – агглютиноген А или В мембраны эритроцитов. Продукт гена О не переводит предшественник Н в антиген, и у лиц с генотипом ОО антигены А и В отсутствуют, но в мембране эритроцитов обнаруживается Н-антиген.

Редкий ген h приводит к формированию у гомозигот (hh) фенотипа Бомбей (популяционная частота 1:13000 среди индусов, живущих в окрестностях Бомбея). У таких людей Н-антиген не образуется, поэтому при

37

любом генотипе по системе АВО группа крови будет I (О). Бомбейский фенотип рассматривают как результат рецессивного эпистаза (hh > A, B, O).

Определите вероятные генотипы по генам АВО и Hh в семьях индусов,

если известно, что в одной семье отец имел I группу крови, а мать – III, у них родилась девочка с I группой крови. Она вышла замуж за мужчину со II

группой крови, у них родились две девочки: первая с IV, вторая с I группой крови. Появление в третьем поколении девочки с IV группой крови от матери с

I группой крови вызвало недоумение. Объясните рождение в третьем поколении девочки с IV группой крови.

Задание 13. Взаимодействие генов. Роль генов-модификаторов в

системе групп крови АВО

Ряд генов-модификаторов оказывает усиливающее или ослабляющее воздействие на фенотипический эффект другого гена (изменяется пенетрантность или экспрессивность гена).

У некоторых людей эритроцитарные гены АВН обнаруживаются не только в крови, но и в слюне (и других секретах). Таких людей называют

«секреторами». В их генотипах (SeSe, Sese) имеется доминантный ген-

модификатор Se (19 аутосома), который определяет секрецию АВН-антигенов.

У «несекреторов» антигены АВН обнаруживаются только в крови, так как в их генотипах (sese) нет гена Se.

Напишите возможные генотипы людей (по генам А, В, О и Se, se), в

слюне которых обнаруживаются (1) и не обнаруживаются (2) антигены: Н, А, В,

А и В.

С ц е п л е н н о е н а с л е д о в а н и е

Задание 14. Выявление сцепления генов и частоты кроссинговера

Решите задачи:

а) В результате анализа соотношения в потомстве фенотипических

классов по трем признакам: группа крови Лютеран (Lu), секретор (Se),

38

способность ощущать вкус фенилтиомочевины (ТК) от двух типов браков

получены следующие данные:
1.	P		LuluSese	×	lulusese
	F	LuluSese	Lulusese		luluSese	lulusese
		42,5%	7,5%		7,5%	42,5%
2.	P		SeseTKtk	×	sesetktk
	F	SeseTKtk	Sesetktk		seseTKtk	sesetktk
		26%	27%		23%	24%

Определите, как наследуются (независимо или сцепленно) признаки,

анализируемые при обоих типах браков. Гены каких признаков относятся к одной группе сцепления? Чему равно расстояние между сцепленными генами?

б) Гены группы крови АВО и недоразвития ногтей и надколенников (С)

сцеплены (локализованы в 9 аутосоме). Кроссинговер между ними происходит в

10% случаев.

Напишите некроссоверные и кроссоверные варианты гамет,

образующиеся у дигетерозиготного организма со II (А) группой крови и синдромом недоразвития ногтей и надколенников при цис- и транс-фазе сцепления этих генов. Укажите процентное соотношение вариантов гамет при разных фазах сцепления.

в) Женщина, отец которой болел гемофилией А и страдал протанопией

(невосприятие красного цвета), а мать (как и все еѐ предки) здорова, вышла замуж за здорового мужчину. Частота кроссинговера между генами протанопии и гемофилии А – 3%. Какова вероятность рождения в этой семье здоровых сыновей?

г) Положительный резус-фактор крови (Rh) и полидактилия (В) у

человека обусловлены доминантными генами, расположенными в 1-й аутосоме.

Рецессивный ген (с), определяющий фенилкетонурию, расположен в 12-й

аутосоме.

39